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Charakteristischen Reaktionen

Grundlagen des Stoffwechsels / Energieumwandlung / Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie / Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen

All die Milliarden Vorgänge in einer menschlichen Zelle lassen sich zum Glück auf wenige Grundreaktionstypen reduzieren. In einem Zitat von Martin Fischer ist dies schön zusammengefasst: „Knowledge is a process of piling up facts; wisdom lies in their simplification.“

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Den Hauptanteil aller Reaktionen im zentralen Stoffwechsel machen Redoxreaktionen aus.

Oxidation und Reduktion

Bei Redoxreaktionen steht die Übertragung von Elektronen im Mittelpunkt. Die Reaktionspartner übertragen Elektronen bzw. nehmen diese entgegen. Daher spricht man von Elektronendonor und ‑akzeptor. Diese Vorgänge der Übertragung laufen gleichzeitig ab. Die Redoxreaktion besteht aus einer gleichzeitig ablaufenden Oxidations- (ein Reaktionspartner gibt Elektronen ab) und einer Reduktionsreaktion (der zweite Reaktionspartner nimmt diese Elektronen auf).

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Oxidation = Abgabe von Elektronen

Reduktion = Aufnahme von Elektronen

Allgemein lässt sich eine Redoxreaktion nach folgendem Schema darstellen:

Xe- + Y -> X + Ye-

X wird dabei oxidiert, es gibt das Elektron ab. Y wird im Laufe des Reaktionsprozesses reduziert. Es nimmt ein Elektron auf.

Im Stoffwechsel ist der Elektronendonator oder -akzeptor oftmals ein Enzym oder z.B. in der Endoxidation oder der Lichtreaktion der Fotosynthese ein integraler Membranbestandteil.

Redoxreaktionen sind im zentralen Stoffwechsel sehr gut am Einsatz der Redoxäquivalente NAD+ oder FAD zu erkennen! So wird das NAD+ als Elektronenakzeptor zur Aufnahme von Elektronen (und einem Proton) eingesetzt. NADH fungiert wiederum als Elektronendonor in anderen Stoffwechselreaktionen.

Beispiel

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Beispielreaktion: H-CH2-OH + NAD+ ⇌ 2HC=O + NADH+H+                                  (Enzym: Dehydrogenase)

 

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NAD+, FAD: Redoxäquivalente als Zeiger einer Redoxreaktion.

Stoffwechsel = Organisationswege für chemische Reaktionen

Isomerisierungsreaktionen

Enzyme, welche Isomerisierungsreaktionen katalysieren, werden als ISOMERASEN (weniger häufig als Mutasen) bezeichnet. In Isomerisierungsreaktionen kommt es zur Umlagerung von funktionellen Gruppen wie z.B. Keto-Enol oder zum intramolekularen Transfer von Phosphatresten. In der Glykolyse finden sich mehrere Reaktionen diesen Typs!

Bsp.: Phosphoglyceratmutase (Glykolyse)

3-Phosphoglycerat ⇌ 2-Phosphoglycerat

Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Stoffwechsel

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Stoffwechsel zum Kurs
Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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  • Grundlagen des Stoffwechsels
    • Einleitung zu Grundlagen des Stoffwechsels
    • Grundlagen des Stoffwechsels (Allgemein)
    • Energieumwandlung
      • Einleitung zu Energieumwandlung
      • Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Einleitung zu Wege der Energieumwandlung - Basiswissen Chemie
        • Wasser - das Lebenselexier
        • Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Einleitung zu Kohlenwasserstoffe und funktionelle Gruppen
          • Charakteristischen Reaktionen
      • Zellen und Organellen des Stoffwechsels
    • Fließgleichgewicht und Regulation des Stoffwechsels
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  • Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Einleitung zu Prozesse zur ATP-Gewinnung
    • Enzymatik - Grundlage: Proteinwissen generell
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      • Aufbau von Proteinen
      • Eigenschaften der Enzyme
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      • Möglichkeiten der Enzymbeeinflussung
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    • Ort der Fotosynthese
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        • Einleitung zu Chloroplasten: Organelle der Fotosynthese
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      • Primärvorgänge der Fotosynthese
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      • Zusammenfassung: Fotosynthese
    • Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • Einleitung zu Chemosynthese: es funktioniert auch ohne Licht
      • autotrophe Assimilation am Beispiel nitrifizierender Bakterien
  • Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Einleitung zu Stoffwechsel vielzelliger Tiere - Wo kommt die Glukose her?
    • Verdauung und Resorption - Verdauungssystem
    • Verdauung und Resorption - Fette
    • Verdauung und Resorption - Proteine und Kohlenhydrate
    • Berechnung des Energieumsatzes
    • Gesundheit und Nahrung
      • Einleitung zu Gesundheit und Nahrung
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    • Zellatmung: Abhängigkeit von inneren und äußeren Faktoren
      • Einleitung zu Zellatmung: Abhängigkeit von inneren und äußeren Faktoren
      • Energiebilanz und Regulation der Atmung
      • Regulation des Stoffwechsels
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    • Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Einleitung zu Pyruvat als Scheitelpunkt: mit oder ohne Sauerstoff?
      • Milchsäuregärung
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    • Zusammenfassung: Zellatmung
      • Einleitung zu Zusammenfassung: Zellatmung
      • Gemeinsamkeiten und Unterschiede bei diesen ATP-produzuierenden Prozessen
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